Chapitre 1: Le bilan radiatif terrestre
Comment expliquer que la température moyenne de surface
sur Terre reste constante ?
Les acteurs qui entrent en jeu
Hypothèses :
- Présence de gaz atmosphériques
- La réflexion des rayons lumineux par le sol
I) Les acteurs en jeu
ACTEUR 1 : LA DISTANCE SOLEIL-TERRE
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On observe le même diamètre d’ombre avec le disque ou la sphère. Donc la même puissance manquante derrière chaque dispositif. Et de fait la même puissance reçue
Si on se place à une distance D du soleil, sur quelle surface S_εsoleil est répartie la puissance totale émise par le soleil ?
A retenir:
A cause de sa distance par rapport à la Terre, sur tout le rayonnement solaire émis, la Terre reçoit moins de 1% de celui-ci : une infime quantité
ACTEUR 2 : L'ALBEDO
Proposer une schématisation du phénomène de l’albédo:
La puissance solaire initiale (Pi) qui arrive sur Terre est de 1,74⋅10^17 W mais seulement une partie (P(réelle reçue)) atteignent le sol terrestre à cause de la présence de l’atmosphère.
Calculer cette puissance réelle reçue et déterminer sa proportion par rapport à la puissance solaire initiale connaissant l’albédo de l’atmosphère
A retenir:
Sur la totalité du rayonnement reçue par la Terre, seul 75% atteignent le sol. Ensuite, certaines zones du globe réfléchissent également les rayons (Glace et neige en majorité)
Préciser les zones du spectre lumineux pour lesquelles l’absorption par les gaz atmosphériques est maximale
Absorption max dans les IR notamment par l’intermédiaire de la vapeur d’eau en majorité et du CO2 mais aussi dans les UV par l’ozone. Peu d’absorption dans le visible.
A retenir:
L’atmosphère contient des gaz qui absorbent une partie des rayonnements réfléchis par la Terre essentiellement dans la gamme des infrarouges. Elle les réémet ensuite vers la surface (effet de serre) et vers l’espace.
Pour réviser
ACTEUR 3 : L'EFFET DE SERRE
PB : Comment le CO2 anthropique peut- il agir sur le climat sur de grandes échelles de temps ?
En absence de CO2, la température de l'atmosphère décroît rapidement : de 20°C en 100 ans. Le CO2 a donc un effet réchauffant.
En absence de vapeur d'eau la décroissance de température est supérieure.
La contribution de la vapeur d'eau à l'effet de serre est plus importante que celle du CO2. (L'effet de serre naturel est dû pour 15% aux nuages, 55% à la vapeur d'eau et pour 30% aux autres gaz).
En absence de CO2, la température de l'
Un arrêt immédiat des émissions de CO2 permettrait de conserver une température moyenne du globe quasiment identique à l'actuelle : 15,3°C en 2007, 15,5°C en 2100.
Continuer à émettre la même quantité de CO2 qu'actuellement produirait une augmentation du CO2 atmosphérique qui atteindrait 536 ppm en 2100, soit une augmentation de température de 1°C.
Si les émissions de CO2 doublaient, la concentration atmosphérique de CO2 atteindrait dans 100 ans 705 ppm et la température globale moyenne serait de 16,9°C soit +1,6°C par rapport à 2007.
L'élévation concomitante du niveau de la mer serait selon les cas de 40 à 70 cm.
Bilan général :
La température moyenne sur la Terre (15°C) est le résultat d’un équilibre dynamique entre :
- La distance Terre-Soleil
- L’albédo de l’atmosphère et du sol terrestre
- L’absorption par l’atmosphère des rayons IR terrestres et leurs réémissions partielles vers la Terre (effet de serre)
- La diminution des émissions de gaz anthropiques
Chapitre 1: Le bilan radiatif terrestre
Chapitre 2: Une conversion naturelle de l’énergie solaire : la photosynthèse
Comment est répartie la productivité primaire à l’échelle du Globe ?
La productivité primaire è la vitesse à laquelle se forme par unité de temps, une quantité donnée de matière organique à partir de matière minérale et d'un apport d'énergie
•Zones à forte production primaires
-Nulle aux pôles
-max à l’équateur
•Cdts :
-Présence de végétaux
-Forte insolation
-Fortes précipitations
•Zones à forte production primaire
-Nulle aux pôles
è max à l’équateur
•Origine :
-Phytoplancton
•À l’échelle de la planète, la photosynthèse permet la production primaire de matière organique, qui sert ensuite d’énergie chimique à toute la biosphère.
•Au sein des écosystèmes, cette matière organique est utilisée pour réaliser le métabolisme : d’une part , elle est à l’origine de la production d’énergie utilisable par respiration ou fermentation et, d’autre part, elle permet de synthétiser de nouvelles molécules organiques complexes nécessaires aux êtres vivants.
•Protocole de la spectrophotométrie
•- Observer la lumière blanche avec un spectrophotomètre.
•- Observer la solution de chlorophylle brute avec un spectrophotomètre.
•- Lister les couleurs (et les longueurs d’onde qui y sont associées) qui ont été absorbées par la solution.
A la lumière blanche on observe tout le spectre lumineux. Lorsque l’on place la solution de chlorophylle devant le spectro, on observe principalement les longueurs d’ondes correspondant au vert. La solution absorbe donc les longueurs d’ondes du bleu et du rouge
Pb : Quelle part de l’énergie lumineuse est réellement utilisée pour assurée toutes les fonctions du végétale ?
•Consigne : à l’aide des documents proposés , représenter sur le schéma les différents échanges d’énergie au niveau de la feuille.
•Vous quantifierez en pourcentage ( 100% représentant énergie solaire reçue)
Comment la feuille, et plus précisément les pigments chlorophylliens, utilisent-ils le 1% d’énergie solaire reçue?
Consigne : après avoir réalisée la manipulation, expliquer à l’aide des docs, en quoi la composition et les propriétés de la chlorophylle la rendent indispensable à la photosynthèse.
Ainsi, la feuille n'utilise qu'une petite fraction de la puissance solaire qu'elle reçoit pour réaliser la photosynthèse. La photosynthèse est rendue possible par différents pigments photosynthétiques
Les pigments photosynthétiques absorbent les radiations rouges et bleues. L'absence d'absorption des radiations vertes par ces pigments explique la couleur verte des feuille
Dans les cellules chlorophylliennes, des pigments absorbent certaines radiations de la lumière visible: c’est le spectre d’absorption. Le spectre d’action photosynthétique (efficacité selon la longueur d’onde) coïncidence avec le spectre d’absorption des pigments. Ces derniers sont donc à l’origine d’une conversion efficace de l’énergie lumineuse
Quel peut être le devenir de la matière organique végétales?
Dans certains environnements particuliers, une faible partie de la matière organique issue de la photosynthèse n’est pas décomposée et s’accumule dans les sédiments.
À l’échelle des temps géologiques (en millions d’années), cette matière organique va se transformer en donnant des combustibles fossiles différents selon les conditions de formation et l’origine de la matière organique : le charbon d’une part, le pétrole et le gaz d’autre part.
Le temps important et les conditions particulières de leur formation font des combustibles fossiles des ressources énergétiques non renouvelables à l’échelle du temps humain
Chapitre 3 : Le bilan thermique du corps humain
Comment conserver sa chaleur corporelle malgré les fluctuations du milieu ?
Pour conserver cette température, le flux global de chaleur du corps doit être nul, c’est-à-dire que le corps doit produire ou recevoir autant d’énergie thermique qu’il en perd.
Les entrées d’énergie thermique sont la thermogenèse et les rayonnements infrarouges reçus. Les pertes d’énergie thermique sont liées à la conduction, la convection, l’évaporation (par exemple, après transpiration) et le rayonnement infrarouge émis : on parle de thermolyse.
